成形路基地基沉降處理探討

沈火林

(湖州市交通工程質(zhì)量安全監(jiān)督站，浙江湖州 313000)

1 工程概況

浙北某一級公路，雙向四車道，設(shè)計(jì)速度80 km/h，瀝青混凝土路面。2006年3月～10月，路堤填筑，并逐步到位，而后按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行預(yù)壓。2007年8月～10月，各路段陸續(xù)完成預(yù)壓，路基穩(wěn)定，開始卸載。2008年3月，K12+270～K12+390路段出現(xiàn)沉降異常，據(jù)觀測記錄：20 d內(nèi)發(fā)生50 mm～80 mm的沉降，且同樁號左右幅沉降不一，存在16 mm～25 mm的差異。

2 原因分析

根據(jù)地質(zhì)資料，基底存在淤泥質(zhì)亞粘土，最大深度達(dá)9.6 m，土質(zhì)不均，夾亞砂土條紋，局部夾淤泥薄層，呈流塑。經(jīng)計(jì)算，路基穩(wěn)定滿足要求。經(jīng)現(xiàn)場了解，2008年2月起，當(dāng)?shù)厝罕娫谠撀穬蓚?cè)開挖魚塘，塘底標(biāo)高約為-1.3 m～-1.8 m。魚塘的開挖，使該路段地下水位降低，土壓力增加，土體壓縮，從而造成較大沉降。另外，開挖魚塘，使地基側(cè)面約束解除，且地基土體產(chǎn)生側(cè)向位移，進(jìn)一步加劇了土基下沉降。

3 處理方案比較

由于路基已填筑完成，地基處治方案的選擇應(yīng)考慮對現(xiàn)有路堤和路面結(jié)構(gòu)破壞小，對交通干擾小，技術(shù)成熟可靠。常用的方法有高壓噴射注漿法、充填滲透注漿法、劈裂注漿法。

3.1 高壓噴射注漿法

它包括旋噴、定噴和擺噴三種注漿形式。旋噴樁即旋噴注漿形成的樁。由于高壓噴射注漿的噴射壓力在20 MPa以上，所以噴射流的能量大、速度快，對從粒徑很小的細(xì)粒土到粒徑很大的卵石、碎石土均有巨大的沖擊破碎和攪動(dòng)作用，使注入的漿液和土攪拌均勻凝固為新的固結(jié)體。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，該方法對淤泥、淤泥質(zhì)土、粘性土、粉土、黃土、砂土、碎石土和人工填土等地基都有良好的處理效果。

3.2 充填滲透注漿法

它采用注漿花管將具有膠結(jié)性的漿液材料注入地層，充填土顆粒、碎石顆粒及其他堆積物的空隙、土層界面和巖石裂隙，使其擴(kuò)散、膨脹、膠凝和固化，將散?；蛏K結(jié)構(gòu)變成整體結(jié)構(gòu)，從而提高其力學(xué)強(qiáng)度。一般適用于大孔隙、大空洞的地基和有裂隙的巖石，粒徑在中砂以上的砂性土地基也可采用。當(dāng)?shù)鼗鶠榉坌酝粱蛘承酝習(xí)r，應(yīng)采用破壞土體結(jié)構(gòu)的劈裂注漿法，其注入漿液在土中的流動(dòng)路線是縱橫交叉的脈狀網(wǎng)絡(luò)，土中僅存在漿液自身的固結(jié)脈和被壓密的土體。這種由固結(jié)脈和壓密土體構(gòu)成的復(fù)合土的強(qiáng)度比未注漿前的地基土強(qiáng)度稍有提高。

3.3 浸水法

它處理黃土濕陷地區(qū)的土壩、渠道等水工建筑基礎(chǔ)，在20世紀(jì)60年代后工業(yè)與民用建筑領(lǐng)域也引入了浸水法。它用水量大，工期長，在一般情況下，一個(gè)場地從浸水起到下沉穩(wěn)定以及土的含水量降低到一定要求時(shí)所需要的時(shí)間，至少要1年左右。因此，浸水法只能在具備充足水源，較長施工期的條件下采用。即使不考慮工期和水源問題，對于既有路基浸水，無法保證地基均勻浸濕下沉，路基路面將受到嚴(yán)重破壞。

3.4 方案選定

以上三種處理方式的共同特點(diǎn)是由一根直徑約5 cm～10 cm的注漿管，通過調(diào)節(jié)注漿壓力，在需要加固的部位形成不同直徑(體積)的加固體，對既有結(jié)構(gòu)的破壞較小。由于旋噴樁注漿法較適合于本路段土質(zhì)，且土體與漿液攪拌均勻，形成復(fù)合地基，質(zhì)量容易控制，經(jīng)綜合分析比較，采用旋噴樁注漿(水泥)法對沉陷路基進(jìn)行處理。

4 旋噴樁設(shè)計(jì)

旋噴樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)從穩(wěn)定和沉降兩方面控制，經(jīng)觀測，本路段穩(wěn)定指標(biāo)未超標(biāo)，因此，地基處理側(cè)重于沉降控制。

旋噴樁在平面上呈正三角形布置，間距為1.5 m，并根據(jù)實(shí)際需要也可適當(dāng)進(jìn)行間距調(diào)整。鉆孔須穿過淤泥層，并進(jìn)入地基持力層0.5 m，鉆孔直徑7.6 cm，旋噴樁平均樁徑為60 cm。旋噴樁固結(jié)材料選用32.5R普通硅酸鹽水泥，每延米樁長的水泥摻入量為200 kg，注漿用漿液水灰比為1∶1，28 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度取1.5 MPa。旋噴注漿壓力不小于20 MPa，樁長以穿過被加固土層進(jìn)入圓礫層(持力層)0.5 m控制。

5 施工注意事項(xiàng)

旋噴樁采用單管法施工，場地平整→測量放樣→鉆機(jī)就位及鉆孔→插管→旋轉(zhuǎn)噴射作業(yè)→孔口充填→清洗設(shè)備→移動(dòng)機(jī)具。

在插管過程中，為防止泥漿堵塞噴嘴，可邊射水邊插管，水壓力一般不宜超過1 MPa。當(dāng)注漿管插入孔內(nèi)預(yù)定深度后，即可自下而上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)噴射作業(yè)，直至樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高。高壓旋噴樁施工完成后，采用較稠的水泥漿對鉆孔進(jìn)行回灌填實(shí)。為增大承載力和保證質(zhì)量，旋噴樁底部和頂部應(yīng)進(jìn)行復(fù)噴，且頂部伸入路堤內(nèi)20 cm。噴射固結(jié)體單軸抗壓強(qiáng)度(28 d)標(biāo)準(zhǔn)值不小于1.5 MPa。成樁后，宜采取鉆孔取芯法進(jìn)行檢測。對鉆孔取芯芯樣進(jìn)行室內(nèi)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度測試，28 d強(qiáng)度不小于1.5 MPa。

6 結(jié)語

噴射注漿法通過注射高壓水泥漿，與地基土體均勻攪拌后形成復(fù)合地基，工藝簡單、費(fèi)用經(jīng)濟(jì)、處理效果好。它有效解決了路基填筑完成后，路基變形、地基沉降而帶來的工程質(zhì)量問題，供類似工程參考。

［1］ JTG D30-2004，公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］ JTG F10-2006，公路路基施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］ JTJ 017-96，公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范［S］.